专利名称：层体系的制作方法
层体系
本发明涉及一种层体系，其具有绝热特性。
这种层体系具有由基于镍、钴或者铁的金属合金组成的基底。这种产品首先用作为燃气涡轮构件，尤其用作为燃气涡轮叶片或者热防护层。这种构件要承受侵蚀性燃烧气体的热气流。因此它们必须能够承受高热负荷状态。此外这些构件必须是耐氧化和耐腐蚀的。首先对例如燃气涡轮叶片的可运动的构件，而且对静止的构件也仍然还有机械要求。在其内应用了可负荷热气构件的涡轮的功率和效率随着运行^^升高而提高。为了达到更高效率和更高功率，给涡轮的特另提承受高温的组件涂覆陶瓷材料。陶瓷材料充当热气流和金属基底之间的绝热层。在此，现代构件大多具有多个涂层，这些涂层相应完成特定任务。因而存在多层体系。
因为燃气涡轮的功率和效率随运行温度的升高而提高，所以人们总是不断
尝Kffl51改善涂层体系使得允许更高的、鹏，并因此实5鹏气涡轮的更高性能。EP 0 992 603 Al公开了一种由具有立方晶体结构的氧化轧和氧化锆组成的绝热层体系。
EP 1 321 542 Al公开了一种金属基底，麟有陶瓷层，该陶瓷层包織化铪。
在EP 1 505 042 A2中描述了一种基于氧化锆的绝热层，该绝热层包括一种三^ft化物以及至少一种五价氧化物。
US 6，015,630描述了一种绝热层，其包蹄化忆-铝石榴石，其中，钇有时可以由稀土元素替代。
此外，在EP1 550 644A1、 US 6,730,918、 EP1 249 515A2、 EP1 550 744Al、EP 1 536039 Al和EP0 825 271 Al中描述了绝热层，其由具有稀土氧化物的氧化钇稳定的氧化锆组成。
一种测量绝热层表面^g的可行方案是应用热敏成像发光材料。例如在EP1 105 550 Bl中描述了包埋有热敏成像指示剂材料的绝热层以及确定该绝热层温度的方法。借助于用于发荧光的脉冲激光器来激发指示剂材料以确定绝热层7鹏。在切断激发脉冲之后，荧光光谱的纟艘随^f寺征时间常数t呈指数下降。
因而，例如掺杂有铽(Tb)的钇铝石榴石(YAG:Tb)在700。C至1000°C之间表现出特征时间常数t的单调下降。借助测量时间常数可以确定指示剂材料的温度，从而可以确定在其内包埋有该指示齐附料的绝热层的温度，只需进行适当校准。在某些情况下，发射光谱的不同谱线可以具有不同衰变常数，这些衰变常数也育g够具有不同的M^依赖性。除了 YAG:Tb之外，在EP1 105 550中还描述了掺杂镝(Dy)的钇铝石榴石(YAG:Dy)以及用钇稳定的氧化锆(YSZ)，所述氧化锆具有一个或者多个稀土元素。
也可以应用两个发射波长的强度比代替指示齐附料的发射强度的时间衰变特性来确定指示剂材料的温度，从而确定绝热层的温度。强度比例近似线性地取决于指示剂材料的温度，也就是在其内包埋有指示剂材料的绝热层的温度。在EP1 105 550 Bl中同样描述了经强度比例来测量温度。
本发明的任务在于提供一种材料，这种材料具有良好的绝热特性以及在基底上的良好连接，并且因而使整个层体系具有长的使用寿命，并同时允许测量驗。
该任务通过根据权利要求1的层体系和根据权利要求19的混合物的用途来解决。
在从属禾又利要求中列出其它有利措施，这些措施能够以有利方式和方法任意组合。
本发明涉及一种层体系，其具有基底，在基底上有第一层，该第一层具有热 像材料，其中，热敏成像材料是掺杂有至少一种稀土材料的烧绿石相。
热敏成像材料应该被理解为感光发光材料，即，通过例如紫外线辐射激发发光的材料，其中，所激发的发光辐射的强度和/或衰变时间取决于感光发光材料的温度。在此所述强度尤其也取决于其它因素，例如作为掺杂物质的稀土材料的浓度。
热敏成像材料，也就是烧绿石相，由基质材料和稀土掺杂剂组成。在此，稀土MV剂作为阳离子被包埋到基质材料中，并充当热敏成像发光材料的活化剂。因而热敏成像发光材料包括主晶格和作为活化剂的稀土阳离子。
第一层的掺杂有稀土材料的烧绿石相以有利方式将绝热特性与热敏成像特性集于一体。热敏成像材料使得能够通过激发发光(其通过辐射例如紫外线辐射实现)来测量绝热层的^g。例如根据对发光辐射衰变特性的^^依赖性可以由衰变特性的测量推断出第一层也就是烧绿石相的温度。
此外，热敏成像材料使得探测绝热层的磨损成为可能。在出现磨损的情况下，热敏成像材料被剥蚀。可以基于在磨损位置上发光减弱或者甚至完全没有发光来探测磨损(即，热敏成像材料的缺失)。
稀土掺杂齐U雌从由Eu (铕)、Tb (铽)、Er (铒)、Dy (镝)、Sm (钐)、Ho (钬)、Pr (镨)、Yb (镱)、Nd (钕)和Tm (铥)组成的组中选出。可将稀土掺杂剂作为氧化物(即例如作为铕、铽、铒、镝、钐、钬、镨、镱、钕或者铥的氧化物)与主晶格材料进行反应，以便其作为稀土阳离子包埋到主晶格材料中。由于镝和铥的发光辐射的衰变特性有利地具有温度依赖性，所以镝和铥尤其良好J4^合用作掺杂剂。
稀土材料的掺杂浓度ifc^在0.005%和7%之间的范围内，尤其是在0.1 %和4%之间的范围内。
但是，不仅掺杂剂而且烧绿石相本身可以包括一种稀土材料或者多种稀土材料，例如钆和/或镝和/或铥/或铽等。热敏成像材料可尤其具有(A3:iv(CxDyX^形式，其中，x+y-2禾nz-7，尤其是v-2、 x+y-2禾H z = 7，还尤其是v:2、x+y-2和z-7，其中A代表烧绿石相的至少一种稀土材料，Bf^作为掺杂剂的至少一种稀土材料，C代表锆，D^^铪。
在本发明一个特殊改进方式中，烧绿石相包括(Gd,B)2Hf207，即铪酸钆
(Gd2Hf207)，其掺杂有至少一种稀土材料B。
另iMk烧绿石相育,包括(Gd^B)2Zr207，即锆鹏L (Gd2Zr207)，其掺杂有至少一种稀土材料B。然而由掺杂的铪酸轧和掺杂的锆酸轧组成的混合物也是可行的。
两种所述特殊掺杂的烧绿石相基于其良好的绝热特性特别适合于构建绝热层。
在本发明一个改进方式中，层体系具有金属连接层，该金属连接层设置在基底和第一层之间。金属连接层有利地由McrAlX合金构成，其中，IVH樣金属，尤其代表铁(Fe)、镍(M)或者钴(Co)，并且X代表至少一种稀土元素、钇(Y)或者硅(Si)。 MCrAlX合金有利地由24至26重量％的钴、16至18重*%的铬、9.5至11重*%的铝、0.3至0.5重熟的紀、0.5至2.0重熟的铼
7和縫的镍构成。或者MCrAlX合金由11至13重*%的钴、20至22重*%的铬、10.5至11.5重熟的铝、03至0.5重1%的,乙、1.5至2.5重1%的铼和
:的镍构成。
MCrAlX合金也可以基于钴而非镍。基于钴的MQA1X合金可以由29至31重*%的镍、27至29重*%的铬、7至9重量％的铝、0.5至0.7重量％的钇、0.6至0.8重ar。的硅、余量的钴构成。在另一备选方案中，所述MCrAlX合金由27至29重*%的镍、23至25重*%的铬、9至11重1%的铝、0.5至0.7重 %的紀、余量的钴构成。
第一层有利地用作为尤其是作为基底的承受热气负荷的涡轮构件的绝热层。此外，层体系还可以具有未掺杂的绝热层，例如稳定的氧化锆层，尤其是钇稳定的氧化锆层，或者未掺杂的烧绿石相作为另一绝热层，其设置在基底和第一层或者金属连接层和第一层之间。
根据本发明尤其将掺杂至少一种稀土材料的烧绿石相用作为具有热敏成像特性的绝热层。
掺杂剂可以选自下组铕、铽、铒、镝、钐、钬、镨、镱、钕和铥，其中，尤其是镝和铥由于其发光辐射的有利的取决于温度的衰变特性而很好地适合用作掺杂剂。稀土材料的掺杂浓度ite在0.005%和7%之间的范围内，尤其是在0.1%和4%之间的范围内。
烧绿石相和稀土材料尤其具有就层体系范围内描述的烧绿石相以及在层体系范围内描述的稀土材料所进一步描述的那些特征、特性和优点。因而烧绿石相例如具有(入B)v(CxDy)0z形式，其中，x+y-2禾卩z-7，尤其是v-2、 x+y-2和z-7，还尤其是v-2、 x+y-2和z二7，其中，A^^烧绿石相的至少一种稀土材料，B ^饿作为掺杂剂的至少一种稀土材料，C ^^锆，D 4樣铪。尤其是烧绿石相可以包括(Gd^B)2Hf207禾口/或(Gd3)2Zr207或者i(Gd3)2Hf207和/或(Gd3)2Zr207构成，其中，B〗樣作为掺杂剂的至少一种稀土材料。
第一层尤其用作为位于涡轮热气路径内的涡轮构件的绝热层，尤其是燃气涡轮构件绝热层，例如用作为涡轮叶片或者燃气涡轮^燃烧室的热屏蔽元件的绝热层。
结合附图由以下实施例的描述得到本发明的其它特征、特性和优点。附图中
图1示出根据本发明的层体系的第一实施例；
图2示出根据本发明的层体系的第二实施例；
图3示出根据本发明的层体系的第三实施例；
图4示出燃气涡轮；
图5以透视图示出涡轮叶片；
图6以透视图示出燃烧室。
图1示出根据本发明的层体系的第一实施例。
层体系1具有金属基底4，该金属基底4尤其用于应该在高温时使用的构件，该金属基底4由镍基或者钴基超合織l城。这种构件例如是如燃气涡轮的转轮叶片或者导流叶片的涡轮构件。
有利的是，尤其是MCrAlX型金属连接层7直接存在于基底4上。金属连接层7可以基于镍，并且由11至13重量％的钴、20至22重量％的铬、10.5至11.5重lr。的铝、0.3至0.5重 %的紀、1.5至2.5重*%的1来、^fi的H构成，
尤其是由12重量％的钴、2i重量％的铬、ii重量y。的铝、0.4重fir。的紀、2重
*%的铼、缝的镍构成。金属连接层7也可以由24至26重費/。的钴、16至18重*%的铬、9.5至11重STo的铝、0.3至0.5重塾慮乙、0.5至2.0重fi0/。的铼、余量的镍构成，尤其是由25重塾/。的钴、17重 %的铬、10.5重*%的铝、0.6重量％的钇、1重量％的铼、余量的镍构成。
MCrAlX合金也可以基于钴而非镍。基于钴的MCrAlX合金可以由29至31重*%的镍、27至29重*%的铬、7至9重熟的铝、0.5至0.7重*%的钇、0.6至0.8重量％的硅、余量的钴构成，尤其是由30重量％的镍、28重量％的铬、8重量％的铝、0.6重量％的钇、0.7重量％的硅、余量的钴构成。在一个备选变形方式中，MCrAlX合金由27至29重量％的镍、23至25重量％的铬、9至11重1%的铝、0.5至0.7重4%的乾、縫的钴构成，尤其是由28重fiy。的镍、24 MT。的铬、10重 %的铝、0.6重*%的仏縫的钴构成。然而可选的是，也可以仅有一个氧化铝层作为连接层。
在施加其它陶瓷层之前，在MCrAlX7上已经出现氧化铝层，或者在运行期间出现这种氧化铝层(TGO)。
在该实施例中，在金属连接层7或者氧化铝层(未示出)上有内层IO，优选为完全或者部分稳定化的氧化锆层或者基于Gd2Hf2Q7或者Gd2Zr207的未掺杂的烧绿石层。tti^用钇稳定的氧化锆，其中， 应用6至8重量％的钇。
同样可以应用氧化转、氧化铈和/或氧化铪来稳定氧化锆。例如涂覆氧化锆作为等离子喷涂层，优选也可以作为借助于电子束物理气
相沉积(EBPVD)的柱状结构施加氧化锆。
外陶瓷层13作为第一层施加到稳定的氧化锆层10上，，一层具有热敏成像材料。热敏成像材料是烧绿石相，该烧绿石相包含作为掺杂的镝或者铥。镝或者铥的掺杂浓度在0.1%至0.4之间的范围内。
镝或者铥用作为活化剂，在紫外线辐射激发情况下，该活化剂导致掺杂烧绿石相发光。发光辐射的衰变特性(尤其是其特征衰变时间)与烧绿石相的温度有关，因 过、 掺杂烧绿石相的发光辐射以及确定发光衰变特性尤其是特征衰变时间使得可以测量温度。
在本实施例中，烧绿石相由镝或者铥掺杂的铪酸轧(Gd2Hf207)或者锆酸钆(Gd2Zr207)构成。然而烧绿石相也可以由其中v二2、 x + y-2禾口z二7的掺杂的Gdv(ZrxHfy)Oz。代徵L或者除了轧之外，原则上也可以在烧绿石相中应用其它稀土材料。
用于掺杂的稀土材料尤其可以选自下组铕、铽、铒、镝、钐、钬、镨、
镱、钕和铥。其也可以作为氧化物而与主晶格(在本实施例中的Gd2Hf2Gy或者
012&207)进行反应，以便形成热敏成像发光材料。在此，掺杂浓度可以在0.005%至7%之间，尤其是在0.1%至4%之间的范围内。通,择掺杂用的稀土材料，能够适当地确定热敏成像发光材料的发光辐射的衰变特性，尤其是发光材料的特征衰变时间。例如可以ffl31掺杂浓度影响特定掺杂材料的发光辐射强度。内层10的层厚优选小于内层10以及夕胸瓷层13的总层厚的50%。内陶瓷层10的厚度,为25拜至100拜、尤其是50Mm士5jnm。内层10和外层13的总层厚为300叫或者更多、 为4(%m。最大总层厚有利的是为800拜或者im最大为600^m。
内层10的层厚为总层厚的10%至40%,优选为10%至30%。同样有利的是，内层10的层厚是总层厚的10%至20%。另选地内层10的层厚也可以是总层厚的20%至50%或者20%至40%。如果内层10的厚度占总层厚的20%至30%，则同样获得有禾啲结果。然而内层10的层厚也可以是总层厚的30%至50%，尤其是40%至50%。尽管外陶瓷层13的绝热特性好于Zi02层，但是Zr02层f,施涂的与陶瓷 层13 —样厚。
图2示出根据本发明的层体系的第二实施例。
用第一实施例中的相同标记标识相应于第一实施例的元件的第二实施例的 元件，并且不再深入描述。
层体系1具有金属基底4，该金属基底4尤其用于应该在高温时使用的构件， 该金属基底4由镍基或者钴基超合金构成。这种构件例如是如燃气涡轮的转轮 叶片或者导流叶片的涡轮构件。
,的是，尤其是MCrAlX型金属连接层7直接存在于基底4上。然而另 选的是，也可以有一个氧化铝层作为连接层。关于MCrAlX连接层的组成与对 第一实施例的连接层所实施的类似。
将陶瓷绝热层14直接在金属连接层7上施加为第一层。该绝热层优选由掺 杂的铪酸轧或者掺杂的锆酸轧作为以铥(Tm)或者镝(Dy)为^^材料的烧绿 石相构成。该绝热层也可以由其它烧绿石相或者由两个或多个烧绿石相的混合 物构成。代徵丢或镝、或者除了铥或镝之外，同样还可以应用其它掺杂物，例 如其它的稀土材料。在此，纟錄浓度尤其是可以在0.005%至7%之间的范围内。 尤其能够如第一实施例的夕卜层13 —样构造充当夕卜层的陶瓷绝缘层。这也适用于 就外层13所述的掺杂材料。
图3示出根据本发明的层体系1的另一实施例。
层体系1仍然由基底4构成，在基底4上有金属连接层7。
在其上形成有氧化铝层(TGO)(未示出)的该金属连接层上有内陶瓷连接 层15，尤其是有部分稳定或者完全稳定的氧化锆，然后在内陶瓷连接层15上有 由烧绿石相构成的内绝热层16。
在内绝热层16上有外绝热层19。最夕卜层19同样由烧绿石相制成，尤其是 由如内置层16 —样的同一烧绿石相制成，然而外绝热层19具有带发光材料的 掺杂，如已经在图1和图2中所述的那样。在此，掺杂浓度尤其是可以在0.005% 至7%之间的范围内， 在0.1%至4%之间的范围内。原则上迄今为止所述的 各种烧绿石相均可以考虑作为烧绿石相。
掺杂的烧绿石层19的厚度优选为2pm至50jum，尤其是5拜至30|tim。
此外在所述实施例中，在相应的掺杂烧绿石层上方，原则上也可以有另一绝热层，例如用钇稳定或者部分稳定的氧化锆层或者未掺杂的烧绿石层。
图4例示出燃气涡轮100的纵剖面图。燃气涡轮100在内部具有围绕转动 轴102转动支承的转子103，转子103具有轴101，转子103也被称之为涡轮转 子。沿着$好103依次排列着吸气壳体104、压縮机105、尤其是环形燃烧室的 例如环面形燃烧室IIO、涡轮108以及排气壳体109，燃烧室110具有多个同轴 设置的燃烧装置107。环形燃烧室110与例如环形的热气管路111相通。在那里 例如四个相继排列的涡轮级112构成祸轮108。 ^涡轮级112例如由两个叶片 环构成。在工作介质113的流动方向上观察，在热气管路111内，由转轮叶片 120构成的列125紧足艮着导流叶片列115。
在此导流叶片130固定在转子143的内壳体138上，反之，列125的转轮 叶片120例如借助于涡轮盘133安装在转子103上。发电机或者工作机器(未 示出)连接在转子103上。
在燃气涡轮100运行期间，空气135 S31吸气壳体104被压縮机105吸入 且压縮。在压缩机105的涡轮侧端部上提供的压縮空气被输入燃烧装置107，并 且在那里与燃烧介质混合。在形成工作介质113的斜牛下，该混合物^t烧室 110内燃烧。从那里出发工作介质113沿着热气管路111流经导流叶片130和转 轮叶片120。在转轮叶片120上，以脉冲发送方式释放工作介质113，从而转轮 叶片120驱动转子103，并且转子103驱动连接在转子103上的工作机器。
SM气涡轮100运行期间，承受热工作介质113的构件经受热负荷。从工 作介质113的流动方向上观察的第一涡，112的导流叶片130和转轮叶片120， 除了作为环形燃烧室110衬里的热屏蔽元件之外，承受最大的热负荷。为了承 受住那里的主导温度，导流叶片130和转轮叶片120肖^够借助于^4卩介质被冷 却。同样，构件的基底能够具有取向结构，也就是，基底是单晶(SX结构)的 或者仅具有纵向定向晶粒(DS结构)。例如将铁基、镍基或者钴基超合金用作 为构件材料，尤其是涡轮叶片120、 130的材料以及燃烧室110的构件的材料。 例如EP 1 204 776 Bl、 EP 1 306 454、 EP 1 319 729 Al、 WO 99/67435或者WO 00/44949己经公开了这种超合金；在合金的化学组成方面，这些文献属于本公 开的一部分。
导流叶片130具有面对涡轮108内壳体138的导流叶片脚(这里未示出) 以及与导流叶片脚对置的导流叶片头。导流叶片头是面对转子103的，并且固
12定在定子143的固定环140上。
图5以透视图示出涡轮机的转轮叶片120或者导流叶片130，涡轮机沿着纵 轴线121延伸。
涡轮机可以是用于发电的发电站的燃气涡轮或飞机的燃气涡轮，或者蒸汽 涡轮或者压縮机。
叶片120、 130^^纵轴线121依次具有固定区域400、与固定区域400相 邻的叶片工作平台403以及叶片翼片406和叶片顶端415。作为导流叶片的叶片 130在其叶片顶端415上會詢多具有另一平台(未示出)。
在固定区域400内构成叶片脚183，叶片脚183用于将转轮叶片120、 130 固定在轴或者盘上(未示出)。叶片脚183例如被构造为锤头。作为圣诞树底部 或者燕尾底部的其它构造方式是可行的。叶片120、 130具有针对流经叶片翼片 406的介质的前缘409和后缘412。
在传统的叶片120、 130中，在叶片120、 130的所有区域400、 403、 406 中例如应用实体金属原料，尤其是超合金。例如EP 1 204 776 Bl、 EP 1 306 454、 EP1 319 729 Al、 WO 99/67435或者WO 00/44949已经公开了这种超合金；在合 金化学组成方面，这些文献属于公开部分。在此，叶片120、 130通过铸造工艺、 也借助于定向凝固、通过锻造方法、iM:铣削法或者这些方法的组^喊。
具有单晶结构的工件充当机器构件，在运行中，这些工件承受高机械、热 和/或化学负荷。例如通il^熔体的定向凝固制造这种单晶工件。在此涉及这样 的铸造方法，在该铸造方法中液态金属合金被定向凝固成单晶结构，也就是单 晶工件。在这里枝状晶体沿着热流定向，形成杆晶体颗粒结构(柱状，也就是 晶粒沿工件的整个长度延伸并且在此根据通用的惯用语言被描述为定向凝固) 或者形成单晶结构，也就是由单个晶体制成整个工件。在该方法中，必须避免 转化为等轴晶(多晶)凝固，这是因为通过未定向的生长必然形成横向和纵向 的晶界，这些晶界破坏了定向凝固或者单晶构件的良好特性。如果一般性谈到 定向凝固结构，则不仅意为单晶(其不具有晶界或者最多具有小角度晶界)，也 意为杆晶体结构，后者虽然具有沿纵向延伸的晶界，但不具有横向的晶界。这 两种说法的晶体结构也被称为定向凝固结构。例如US-PS 6,024,792和EP0 892 090A1已经公开了这种方法；关于凝固方法，这些文献是本公开的一部分。
叶片120、 130同样旨,具有抗腐蚀或者氧化的涂层，例如(MCrA!X; M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(NO组中的至少一个元素，X是活性元素，并且代 表f乙(Y)禾口/或硅和/彌土的至少一个元素，或铪(Hf))。 EP 0 486 489 Bl、 EP 0 786 017 Bl 、 EP 0 412 397 Bl或者EP 1 306 454 Al已经公开了这种合金， 关于合金的化学组成，这些文献应该是本公开的一部分。密度最好为理论密度 的95M。在MCrAlX层，也就是连接层7上还有陶瓷绝热层13。此外，在MCrAlX 层和陶瓷层13之间还可以有内陶瓷层10。绝热层覆盖旨MCrAlX层。通过 例如电子束物理气相沉积(EB-PVD)等适当的涂覆方法在绝热层内生成杆状晶 粒。其它涂覆方法是可以想到的，例如大气等离子喷涂法(APS)、低压等离子 喷涂(LPPS)、真空等离子喷涂(VPS)或者化学气相沉积(CVD)。绝热层可 以具有多孔的、带，纹或者 纹的晶粒用以改善抗热冲击性。因此绝热层 ,比MCrAlX层更为多孔。
叶片120、 130可以设计成空心或者实体的。如果应该y賴口叶片120、 130， 则叶片120、 130是空心的并且在必要时还具有薄膜^4卩 L418 (虚线标识)。
图6示出燃气涡轮100的燃烧室110。燃烧室110例如被构造为所谓环形燃 烧室，其中，沿周向围绕旋转轴线102设置的多个燃烧装置107 fflA共同的燃 烧室空间154，燃烧装置107中生成火焰156。为此燃烧室110整体被构造为环 形结构，燃烧室110围绕旋转轴线102定位。
为了获得比较高的效率，燃烧室110被设计用于大约为IOOO"C至1600°C的 较高工作介质M的温度。为了在运行参数不禾盱材料的情况下也旨,实现比较 长的使用寿命，燃烧室壁153在其面对工作介质M —侧上设有由热屏蔽元件155 构成的内衬。
此外由于jt烧室110内的高温可以为热屏蔽元件155或者其支撑元件设置 y转瞎统。热屏蔽元件155例如是空心的并且必要时还具有通入燃烧室空间154 中的)t4卩 L (未示出)。
由合金制成的每个热屏蔽元件155在工作介质侧具有特别耐热的保护层 (MQA1X层和陶瓷涂层13以及可能需要的陶瓷层10)。所述保护层能够类似于 涡轮叶片，艮口例如是MCrAlX: M是铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)组中的至少 一个元素，X是活性元素，并且代表紀(Y)和/或硅和/或稀土中的至少一个元 素，或铪(Hf)。 EP0486489B1、 EP0786017B1、 EP0412397Bl或者EP 1 306 454 Al已经公开了这种合金，关于合金的化学组成，这些文te该是本公开的一部分。
在MCrAlX上还有根据本发明的陶瓷绝热层13。 i!31例如电子束物理气相 沉积(EB-PVD)等适当涂覆方法在绝热层内生成杆状晶粒。其它涂覆方法是可 以想到的，例如大气等离子喷凃法(APS)、低压等离子喷涂(LPPS)、真空等 离子喷涂(VPS)或者化学气相沉积(CVD)。绝热层可以具有多孔的、带， 纹或者M纹的晶粒用以改善抗热冲击性。
再加工意"W在涡轮叶片120、 130、热屏蔽元件155使用之后，必要时必 须将它们的保护层清除(例如iiii喷砂处理)。随后去除腐蚀和/或氧化层或腐蚀 禾口/或氧化产物。必要时还修复涡轮叶片120、 130或者热屏蔽元件155内的裂缝。 随后对涡轮叶片120、 130、热屏蔽元件155进行再次涂覆，并且重新使用涡轮 叶片120、 130或者热屏蔽元件155。
权利要求
1.层体系(1)，其具有基底(4)，在所述基底上有第一层(13、14、19)，所述第一层具有热敏成像材料，其中，所述热敏成像材料是掺杂有至少一种稀土材料的烧绿石相。
2. 根据权利要求1所述的层体系(1)，其中，所述稀土材料选自下组铕、铽、铒、镝、钐、钬、镨、镱、钕和铥。
3. 根据权利要求2所述的层体系(1)，其中，所述稀土材料是镝或者铥或者镝和铥的混合物。
4. 根据禾又利要求1至3之一所述的层体系(1 )，其中，所述稀土材料的 浓度在0.005%至7%之间的范围内。
5. 根据权利要求4所述的层体系(1)，其中，所述稀土材料的掺杂浓度在0.1%至4%之间的范围内。
6. 根据权利要求1至5之一所述的层体系(1)，其中，所述热敏成像材料具有(A3X(CxDy)0z形式，其中，x+y-2和z-7，其中，A代表所繊绿石相的至少一种稀土材料，B代表作为掺杂剂的至少一种稀土材料，CM饿锆，D代表铪。
7. 根据权利要求6所述的层体系(1)，其中，所述热敏成像材料具有(A^BX(CxDy)Oz形式，其中，v-2、 x+y-2和z-7，其中，Af^^所述烧绿石相的至少一种稀土材料，B4樣作为掺杂剂的至少一种稀土材料，C代表锆，Dj樣铪。
8. 根据权利要求7所述的层体系(1)，其中，所述热敏成像材料具有(A3)2(CxDyP7形式，其中，x+y = 2，其中，A fW所述烧绿石相的至少一种稀土材料，B fW作为掺杂剂的至少一种稀土材料，C代表锆，D代表铪。
9. 根据权利要求7所述的层体系(1)，其中，所述烧绿石相包括(Gd^B)2Hf207或者由(Gd3)2Hf2G7构成，其中，B4樣作为掺杂齐啲至少一种稀土材料。
10. 根据权利要求8或者权利要求9所述的层体系(1 )，其中，所述烧绿石相包括(Gd3)2Zr207或者由(Gd3)2Zr207构成，其中，B1樣作为掺杂剂的至少一种稀土材料。
11. 根据权利要求1至10之一所述的层体系(1)，所述层体系具有金属连接层(7)，所^3I接层设置在所述基底(4)和所述第一层(13、 14、 19)之间。
12. 根据权利要求ll所述的层体系(1)，其中，所述金属连接层(7)由MCrAlX合金构成。
13. 根据权利要求12所述的层体系(1)，其中，所述MCrAlX合金由24至26重量％的钴、16至18重量％的铬、9.5至11重lyo的铝、0.3至0.5重！To的f乙、0.5至2.0重lTo的f来禾口余量f臬构成。
14. 根据权利要求12所述的层体系(1)，其中，所述MGA1X合金由11至13重量％的钴、20至22重*%的铬、10.5至11.5重1%的铝、0.3至0.5重*°靡乙、1.5至2.5重1%的铼和縫镍构成。
15. 根据权利要求12所述的层体系(1)，其中，所述MCrAlX合金由29至31重量。/。的镍、27至29重1%的铬、7至9重！To的铝、0.5至0.7重*%的钇、0.6至0.8重熟的硅和余量钴构成。
16. 根据权利要求12所述的层体系(1)，其中，所述MCrAlX合金由27至29重量y。的镍、23至25重*%的铬、9至11重量％的铝、0.5至0.7重量％的钇和^*钴构成。
17. 根据权利要求1至16之一所述的层体系(1)，所述层体系具有绝热层，所述绝热层设置在所述基底(4 )和所述第一层(13、14、 19)之间或者设置^i^述金属连接层(7)和所述第一层(13)之间。
18. 根据权利要求17所述的层体系(1)，其中，所述绝热层是稳定化的氧化锆层(10)，尤其是忆稳定的氧化锆层，或者M掺杂的烧绿石层。
19. 掺杂有至少一种稀土材料的烧绿石相作为具有热敏成像特性的绝热层的应用。
20. 根据权利要求19所述的应用，其中，掺杂剂选自下组铕、铽、铒、镝、钐、钬、镨、镱、钕和铥。
21. 根据权利要求20所述的应用，其中，所述稀土材料的掺杂浓度在0.005%至7%之间的范围内。
22. 根据权利要求21所述的应用，其中，所述稀土材料的掺杂浓度在0.1%至4%之间的范围内。
23. 根据权利要求19至22之一所述的应用，其中，所述掺杂的烧绿石相具有(A3)v(QA)0z形式，其中，x+y - 2和z - 7，其中，A ^f拨所述烧绿石相的至少一种稀土材料，B 1樣作为掺杂剂的至少一种稀土材料，CfW锆，D代表铪。
24. 根据权利要求23所述的应用，其中，所述掺杂的烧绿石相具有(A3)v(CxDy)0z形式，其中，v-2、 x+y = 2和z-7，其中，A代表所述烧绿石相的至少一种稀土材料，B代表作为掺杂剂的至少一种稀土t才料，C代表锆，Df^铪。
25. 根据权利要求24所述的层体系(1)，其中，所述掺杂的烧绿石相具有(A3)2(CxDy)07形式，其中，x+y = 2，其中，A代表所述烧绿石相的稀土材料，B代表作为掺杂剂的至少一种稀土材料，C條锆，D條铪。
26. 根据权利要求25所述的应用，其中，所述烧绿石相包括(Gd3)2Hf207或者由(Gd3》Hf207构成，其中，B4樣作为掺杂齐啲至少一种稀土材料。
27. 根据禾又利要求25或26所述的应用，其中，所述烧绿石相包括(Gd3)2Zr207或者由(Gd3)2Zr207构成，其中，B《樣作为掺杂剂的至少一种稀土材料。
全文摘要
本发明提供一种层体系(1)，其具有基底(4)，在基底上有第一层(13)，第一层具有热敏成像材料。所述热敏成像材料是掺杂至少一种稀土材料的烧绿石相。
文档编号G01K1/20GK101578395SQ200780044979
公开日2009年11月11日 申请日期2007年9月7日 优先权日2006年12月7日
发明者B·韦斯勒, E·舒曼, R·苏布拉曼尼恩 申请人:西门子公司